(57)【要約】【課題】  ガス利用装置に用いるのに十分な高発熱量のガスを被処理物から得ることができるガス供給装置及び方法、セメント焼成装置及び方法を提供する。【解決手段】  被処理物ａを熱分解して可燃性ガスｂとチャーｈ、ｆを生成するガス化室１と、ガス化室１で生成したチャー分ｈを燃焼して燃焼ガスｅを生成するチャー燃焼室２と、ガス化室１で生成した可燃性ガスｂをガス利用装置２０１に供給する第１のガス経路３０１と、チャー燃焼室２で生成した燃焼ガスｅを、可燃性ガスｂとは別々に、ガス利用装置２０１に供給する第２のガス経路３０２とを備えるガス供給装置。組成や温度が異なる可燃性ガスと燃焼ガスとを、ガス利用装置のそれぞれのガスに適した部分に別々に供給することができる。【選択図】  図１
2007217696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の流動媒体を内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で被処理物をガス化するガス化室と、
高温の流動媒体を内部で流動させ、第２の界面を有するチャー燃焼室流動床を形成し、前記ガス化室でのガス化に伴い発生するチャーを前記チャー燃焼室流動床内で燃焼させ前記流動媒体を加熱するチャー燃焼室と、
前記ガス化室で生成した可燃性ガスを１２００℃以上の高温の熱源を必要とする素材製造装置に供給する第１のガス経路と、
前記第１のガス経路に配置された、前記可燃性ガスを部分燃焼することにより８００℃以上に高温化して前記可燃性ガス中の重質分及びタール分の少なくとも一方を除去する改質装置とを有し、
前記ガス化室と前記チャー燃焼室とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように第１の仕切壁により仕切られ、前記第１の仕切壁の下部には前記ガス化室と前記チャー燃焼室とを連通する連通口であって、該連通口の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口が形成され、該連通口を通じて、前記チャー燃焼室側から前記ガス化室側へ前記チャー燃焼室で加熱された流動媒体を移動させるように構成されたガス供給装置と；
前記改質装置で重質分及びタール分の少なくとも一方を除去した可燃性ガスを導入する、１２００℃以上の高温の熱源を必要とする素材製造装置とを備える；
素材製造システム。
【請求項２】
前記第１のガス経路に配置された、前記改質装置で重質分及びタール分の少なくとも一方を除去した可燃性ガスを脱塩素処理する脱塩素処理装置を有し；
前記脱塩素処理した可燃性ガスを前記素材製造装置に導入するように構成された；
請求項１に記載の素材製造システム。
【請求項３】
前記チャー燃焼室で生成した燃焼ガスを、前記可燃性ガスとは別々に、前記素材製造装置に供給する第２のガス経路を有する；
請求項１又は請求項２に記載の素材製造システム。
【請求項４】
前記素材製造装置が、銑鉄製造装置、ガラス製造装置、焼成装置のうちのいずれかである；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の素材製造システム。
【請求項５】
被処理物を熱分解して可燃性ガスとチャーを生成するガス化工程と；
前記ガス化工程で生成されたチャー分を燃焼して、前記ガス化工程における熱分解反応に必要な熱量を得るとともに、燃焼ガスを生成するチャー燃焼工程と；
前記ガス化工程で生成した可燃性ガスを部分燃焼することにより８００℃以上に高温化して前記可燃性ガス中の重質分及びタール分の少なくとも一方を除去する可燃性ガス改質工程と；
前記可燃性ガス改質工程で重質分及びタール分の少なくとも一方を除去した可燃性ガスを１２００℃以上の高温の熱源を必要とする素材製造装置に供給する第１のガス供給工程とを備える；
ガス供給方法。
【請求項６】
前記可燃性ガス改質工程で重質分及びタール分の少なくとも一方を除去した可燃性ガスを、前記第１のガス供給工程の前に脱塩素処理する、脱塩素処理工程を備える；
請求項５に記載のガス供給方法。
【請求項７】
前記チャー燃焼工程で生成した燃焼ガスを、前記可燃性ガスとは別々に、前記素材製造装置に供給する第２のガス供給工程を備える；
請求項５又は請求項６に記載のガス供給方法。
【請求項８】
前記素材製造装置が、銑鉄製造装置、ガラス製造装置、焼成装置のうちのいずれかである；
請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載のガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素材製造システム及びガス供給方法に関し、特に、各種廃棄物や固体燃料等を熱分解して得られる可燃性ガス、チャー及び灰分等の固体粒子を、セメント焼成工程、高炉、ガラス製造工程等のガス利用装置における加熱燃料あるいは原料に利用するガス供給装置を備える素材製造システム及びガス供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種廃棄物を加熱された流動媒体で熱分解させ、熱分解で得られた可燃性ガス、灰分及びチャーを、例えば高炉、セメント焼成炉等に供給する、ガス化炉があった。ここで、流動媒体は廃棄物を部分燃焼して加熱される。そのようなガス化炉では、廃棄物に含まれる金属類等の不適物を、加熱流動媒体が形成する流動床により効率的に除去し、なおかつ部分燃焼で発生した燃焼ガスと熱分解で得られた可燃性ガス分を高炉やセメント焼成炉の燃料として、また、灰分はセメント原材料の一部して利用したり、高炉中でスラグ化していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このような従来のガス化炉で得られるガスは、廃棄物の性状にもよるが、一般の化石燃料にくらべて単位質量あたりの発熱量が低いため、セメントキルン窯前における化石燃料バーナの代替としてこれを燃焼させようとしても、セメント焼成の最終工程として必要な１４００〜１５００℃の高温状態を得ることが困難なことがあり、また高炉でも発熱量が低い燃料は使用しにくく、そのような場合は、得られたガスの利用先が限られるという問題があった。
【０００４】
また、塩素分が含まれる廃棄物をガス化した場合、塩素分は主として塩化水素ガスとしてガスに同伴される。これをそのまま例えばセメントキルン窯前において燃焼させた場合はセメント製品の塩素濃度に影響を及ぼすという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、被処理物中にガス利用にとって不適な物があっても、それに影響されず、ガス利用装置に用いるのに十分な高熱量を被処理物から得ることができ、従来以上の量の被処理物を燃料として使用できるガス供給装置及びガス供給方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、被処理物が塩素を含む場合であっても、塩素含有量の少ない可燃性ガスを得ることができるガス供給装置及びガス供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によるガス供給装置は、例えば図１に示すように、被処理物ａを熱分解して可燃性ガスｂとチャーｈ、ｆを生成するガス化室１と；ガス化室１で生成したチャー分ｈを燃焼して燃焼ガスｅを生成するチャー燃焼室２と；ガス化室１で生成した可燃性ガスｂをガス利用装置２０１に供給する第１のガス経路３０１と；チャー燃焼室２で生成した燃焼ガスｅを、可燃性ガスｂとは別々に、ガス利用装置２０１に供給する第２のガス経路３０２とを備える。
【０００８】
ガス化室１とチャー燃焼室２とは、例えば図２に示すように、１枚の壁を隔てて隣接するようにして一体に形成されていてもよいし、例えば図７に示すように、それぞれガス化炉１’、チャー燃焼炉２’として、独立した炉として形成されていてもよい。被処理物は典型的には廃棄物（特に都市ごみや木材等のバイオマスのように低発熱量の廃棄物や塩素を含有する廃棄物）または石炭（特に泥炭等の低品位の石炭）等の固形燃料である。ガス化室（炉）では、典型的にはチャーの他に灰分も生成される。ガス利用装置は典型的には高温の熱源を必要とする工業装置である。この工業装置は、典型的には素材製造装置であり、２０００℃以上の高温を必要とする銑鉄の製造装置（高炉）、あるいは１３００〜１６００℃の高温中で製造を行なうガラス製造装置、あるいは陶磁器、タイル、セラミックス、セメントなどの１２００〜１５００℃の温度を製造に要する焼成装置である。セメント焼成装置は、例えば図１のフローチャートに示すようなものである。
【０００９】
以下「燃料」の用語は、「廃棄物又は燃料」のように、廃棄物と区別して石炭等について用いる場合と、可燃物としての廃棄物も含めて燃料と呼ぶ場合がある。
【００１０】
このように構成すると、ガス化室で生成した可燃性ガスをガス利用装置に供給する第１のガス経路と、燃焼室で生成した燃焼ガスを可燃性ガスとは別々にガス利用装置に供給する第２のガス経路とを備えるので、組成や温度が異なる可燃性ガスと燃焼ガスとを、ガス利用装置の、それぞれのガスに適した部分に別々に供給することができる。燃焼室で生成した燃焼ガスは、典型的には高温である。
【００１１】
また上記目的を達成するために、本発明によるガス供給装置は、例えば図２、図１に示すように、高温の流動媒体ｃ１を内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で被処理物ａをガス化するガス化室１と；高温の流動媒体ｃ２を内部で流動させ、第２の界面を有するチャー燃焼室流動床を形成し、ガス化室１でのガス化に伴い発生するチャーｈをチャー燃焼室２流動床内で燃焼させ流動媒体ｃ２を加熱するチャー燃焼室２と；ガス化室１で生成した可燃性ガスｂをガス利用装置２０１に供給する第１のガス経路３０１と；チャー燃焼室２で生成した燃焼ガスｅを、可燃性ガスｂとは別々に、ガス利用装置２０１に供給する第２のガス経路３０２とを備え；ガス化室１とチャー燃焼室２とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように第１の仕切壁１５により仕切られ、第１の仕切壁１５の下部にはガス化室１とチャー燃焼室２とを連通する連通口であって、該連通口の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口２５が形成され、連通口２５を通じて、チャー燃焼室２側からガス化室１側へチャー燃焼室２で加熱された流動媒体ｃ２を移動させるように構成される。
【００１２】
このように構成すると、流動媒体は典型的には循環するものであり、その循環によりチャー燃焼室で得られる高温の熱を熱分解ガス化の必要反応熱としてガス化室に供給する熱媒体として作用する。また、ガス化室で発生する未燃炭素（チャー）を燃焼室に供給するチャーの搬送媒体となるため、被処理物の処理が容易に行なえる。
【００１３】
また本発明によるガス供給装置では、チャー燃焼室２に接して設けられた熱回収室３を備え；チャー燃焼室２と熱回収室３との間にはチャー燃焼室２流動床の流動層部を仕切る第２の仕切壁１２が設けられ、第２の仕切壁１２の下部には開口部２２が形成され、チャー燃焼室２の流動媒体は第２の仕切壁１２の上部から熱回収室３に流入し、開口部２２を通じてチャー燃焼室２に戻る循環流が形成されてもよい。仕切壁の下部は典型的には炉床面近傍である。
【００１４】
このように構成すると、熱回収室を備えるので、チャー燃焼室で発生する熱を回収することができ、またガス化室で必要な熱量とチャー燃焼室で発生する熱量との差分をここで回収することにより、チャー燃焼室あるいはガス化室の層温を一定に保つ、即ち熱バランスをとるのに資することもできる。
【００１５】
また例えば図３に示すように、本発明によるガス供給装置では、ガス化室１において生成した可燃性ガスｂと、可燃性ガスｂ中に同伴される固体粒子ｆとを分離する分離装置４０１を有し；分離装置４０１で分離された固体粒子ｆを、可燃性ガスｂとは別々に、ガス利用装置２０１に供給する第３の経路３２１とを備えてもよい。固体粒子は典型的には灰分及び微粒チャー分である。
【００１６】
このように構成すると、分離装置で分離された固体粒子を、可燃性ガスとは別々に、ガス利用装置に供給する第３の経路を備えるので、分離された固体粒子を、可燃性ガスとは別々に、固体粒子を供給するのに適した箇所に供給することができる。
【００１７】
また本発明によるガス供給装置では、被処理物ａを高塩素含有物と低塩素含有物とに分離する選別機５０１（図８参照）と；選別機５０１で選別された高塩素含有物をチャー燃焼室２に供給する供給路３３１と；選別機５０１で選別された低塩素含有物をガス化室１に供給する供給路３３２とを備えてもよい。ここで、選別機５０１の前段に被処理物ａの破砕機５０２を備えるのが好ましい。
【００１８】
このように構成すると、選別機を備えるので高塩素含有物と低塩素含有物とに分離することができ、供給路３３１と供給路３３２とを備えるので、分離選別された高塩素含有物をチャー燃焼室に、また低塩素含有物をガス化室に供給することができる。これにより、可燃性ガスｂの塩素濃度を低く抑えることができる。
【００１９】
また本発明によるガス供給装置では、可燃性ガスｂを脱塩素処理する、脱塩素処理装置４０４を備えるようにしてもよい（図６参照）。脱塩素処理は、特に分離装置で固体粒子を分離された後の前記可燃性ガスに施すのが好ましい。
【００２０】
このように構成すると、脱塩素処理装置４０４を備えるので、ガス利用装置に供給する可燃性ガスから塩素を除去することができる。
【００２１】
また本発明によるガス供給装置では、ガス化室１またはチャー燃焼室２に脱塩剤を供給する脱塩剤供給装置５０３を備えてもよい（図８参照）。このように構成すると、廃棄物または固体燃料に含まれる塩素分を、ガス化室またはチャー燃焼室内で脱塩することができるので、可燃性ガスｂの塩素濃度を低く抑えることができる。
【００２２】
また上記目的を達成するために、本発明によるガス供給方法は、被処理物ａを熱分解して可燃性ガスｂとチャーｈを生成するガス化工程と；前記ガス化工程で生成されたチャー分ｈを燃焼して、前記ガス化工程における熱分解反応で必要となる熱量を得るとともに、燃焼ガスｅを生成するチャー燃焼工程と；前記ガス化工程で生成した可燃性ガスｂをガス利用装置２０１に供給する第１のガス供給工程と；前記チャー燃焼工程で生成した燃焼ガスｅを、前記可燃性ガスｂとは別々に、ガス利用装置２０１に供給する第２のガス供給工程とを備える。
【００２３】
また本発明によるガス供給方法では、前記ガス化工程中の熱分解は、高温の流動媒体で形成される流動床で行なわれ、前記チャー燃焼工程は、前記得た熱量で前記流動媒体を前記ガス化工程で用いるために加熱する工程を含むようにするのが好ましい。
【００２４】
ここで本発明によるガス供給方法では、前記チャー燃焼工程で加熱された流動媒体から熱を回収する熱回収工程を備えるようにしてもよい。
【００２５】
また本発明によるガス供給方法は、前記ガス化工程で生成した可燃性ガスｂと、可燃性ガスｂ中に同伴される固体粒子ｆとを、前記第１のガス供給工程の前に分離する分離工程と；前記分離工程で分離された前記固体粒子ｆを、前記可燃性ガスｂとは別々に、ガス利用装置２０１に供給する固体粒子供給工程とを備えてもよい。
【００２６】
また、前記分離工程で固体粒子ｆを分離された後の可燃性ガスｂを、前記第１のガス供給工程の前に脱塩素処理する、脱塩素処理工程を備えるようにしてもよい。
【００２７】
また本発明によるガス供給方法では、被処理物ａを高塩素含有物と低塩素含有物とに分離する分離工程を備え；前記分離工程で分離された高塩素含有物を前記ガス化工程に供し、前記分離工程で分離された低塩素含有物を前記チャー燃焼工程に供し、前記チャー分と共に燃焼させるようにしてもよい。このガス供給方法では、さらに前記ガス化供給工程または前記チャー燃焼工程が、脱塩剤を供給する脱塩剤供給工程を含むようにするとよい。
【００２８】
また本発明によるガス供給方法では、前記ガス化工程又は前記チャー燃焼工程は、前記流動媒体中に脱塩剤を供給する工程を含むようにしてもよい。
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明によるガス供給装置は、好ましくは、例えば図１に示すように、第１の被処理物ａを熱分解して可燃性ガスｂを生成するガス化室１と；第２の被処理物ｈを燃焼して燃焼ガスｅを生成する燃焼室２と；ガス化室１で生成した可燃性ガスｂをガス利用装置２０１に供給する第１のガス経路３０１と；燃焼室２で生成した燃焼ガスｅを、可燃性ガスｂとは別々に、ガス利用装置２０１に供給する第２のガス経路３０２とを備える。
【００３０】
ここで、図１に示すような場合に限らず、燃焼室２で燃焼する第２の被処理物はチャーｈではなく、第１の処理物ａとは無関係の被処理物ａ’（不図示）や可燃性ガスｂの一部であってもよい。
【００３１】
ガス化室１と燃焼室２とは、図２に示すように一体に形成されていてもよいし、図７に示すようにそれぞれ独立した炉として形成されていてもよいが、ガス化室（ガス化装置）と燃焼室（燃焼装置）の関連が、ガス化装置で得た可燃性ガスの一部を燃焼装置に用い、残りの可燃性ガスをガス利用装置に供給し、一方燃焼装置から得られる燃焼ガスを、前記可燃性ガスとは別途ガス利用装置に供給するようなものであってもよい。このように、ガス化装置と燃焼装置との間で、熱的、物質的な相互の関連を持つ構成が好ましいが、可燃性ガスを得るガス化装置と高温の燃焼ガスを得る燃焼装置は、相互の関連がなく、別々に独立している構成であってもよい。
【００３２】
また、第１の被処理物及び／又は第２の処理物は典型的には廃棄物または石炭等の固形燃料である。ここで廃棄物は、都市ごみやバイオマス廃棄物、廃プラスチック、都市ごみの固型化燃料、廃タイヤ、カーシュレッダーダスト、塩素を含有する廃棄物等の有機性廃棄物の他、低品位炭等の炭化廃棄物、あるいは石炭である。
【００３３】
また、ガス利用装置は典型的には、既に説明したような高温の熱源を必要とする工業装置であり、例えば図１に示すようにセメント焼成装置であるが、高炉、ガラス製造装置、陶磁器・タイル・セラミックス焼成装置であってもよい。
【００３４】
上記目的を達成するために、本発明によるガス供給方法は、第１の被処理物ａを熱分解して可燃性ガスｂを生成するガス化工程と；第２の被処理物ｈを燃焼して、燃焼ガスｅを生成する燃焼工程と；前記ガス化工程で生成した可燃性ガスｂをガス利用装置２０１に供給する第１のガス供給工程と；前記燃焼工程で生成した燃焼ガスｅを、可燃性ガスｂとは別々に、ガス利用装置２０１に供給する第２のガス供給工程とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似記号を付し、重複した説明は省略する。
【００３６】
図１は、本発明によるガス供給装置としての統合型ガス化炉１０１と、このガス化炉１０１で発生したガスを供給されるセメント焼成装置としてのキルン式セメント焼成炉２０１とを組み合わせた第１の実施の形態のシステムを示すフロー図である。このフロー図には、本実施の形態の特にガス化炉部分の基本的な構成を模式的に表現してある。
【００３７】
図１に示した実施の形態は、廃棄物または固体燃料ａを統合型ガス化炉１０１において熱分解して得られる可燃性ガスｂ及びチャー及び灰分ｆを使用することを特徴とするセメント焼成システムである。このシステムでは、統合型ガス化炉１０１は、廃棄物または固体燃料ａを熱分解ガス化するガス化室１と、ガス化室１において生成したチャー分ｈを燃焼するチャー燃焼室２とを含んで構成され、ガス化室１において生成した可燃性ガス分ｂと、チャー燃焼室２において生成した燃焼ガス分ｅとを分離してセメント焼成炉２０１に供給することを特徴とする。
【００３８】
ここで、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、互いの雰囲気が混合しないように仕切壁等により分離されているが、ガス化室１で得られる未燃炭素（チャー）をガス化室１より分離する機構と、ガス化室１で得られるチャー又は前記燃料とは別の燃料をチャー燃焼室２で燃焼したときに得られる燃焼熱をガス化室１に伝達する熱伝達手段があり、好ましくはガス化室１より分離したチャーを燃焼室２に搬送する搬送手段を有する。さらに好ましくは、前記ガス化室１からチャーを分離する機構と、前記チャー搬送機構と、前記燃焼熱の伝達手段は、流動媒体を用いて行なうものであり、さらに好ましくは、各室が一体に統合されている。
【００３９】
なお、図１に示した実施の形態では、ガス化炉として統合型の流動床ガス化炉１０１を用いた場合を示してある。これは、本発明の目的を達成する上では、ガス化炉の形態としてこの統合型ガス化炉１０１が最も適しているからである。したがって、以下特にことわらない限り、ガス化炉としては統合型ガス化炉１０１を用いた場合に限定して説明を行う。
【００４０】
また、本システムは廃棄物または固体燃料ａを流動床ガス化室１において熱分解して得られる可燃性ガスｂ及びチャー及び灰分ｆを使用するセメント焼成システムである。このガス化炉１０１は、統合型の流動床ガス化炉であり、室内がガス化室１とチャー燃焼室２に分割されており、ガス化室１とチャー燃焼室２は互いに流動層の炉床面近傍に設けられた連通口２５（図２参照）を除いて完全に仕切り壁で仕切られており、その連通口２５の上端の高さは流動層高以下である。このシステムでは、ガス化室１において生成した可燃性ガス分ｂと、チャー燃焼室２において生成した燃焼ガス分ｅとを分離して別々にセメント焼成炉２０１に供給することを特徴とする。この場合、燃料ａとして好ましいのは、塩素の含有が少なく、カロリーの高いものである。したがって、廃タイヤや比較的品位の高い石炭や塩素を含有しないプラスチック等が好ましい。
【００４１】
セメント焼成炉には、キルン式、流動床式などいくつかの形式があるが、現状ではキルン式が最も多く用いられており、ロータリーキルン内に供給された原料はゆっくりと加熱焼成され、最終的には約１４００〜１５００℃の高温に達する。こうした高温プロセスはいずれもその高温がゆえに多量の化石燃料を使用するプロセスであると言える。したがって、廃棄物を燃料として用いることで化石燃料使用量を削減することが、プロセスの経済性改善、地球環境の保全に大きな効果をもたらす。
【００４２】
セメントキルンには、仮焼炉、窯尻部（キルン後部）、窯前部（キルン前部）などの複数の燃料吹き込み口があり、その燃料の一部として廃棄物を用いる場合、使用する廃棄物の種類や性状、サイズに応じて投入位置を選択することができる。
【００４３】
仮焼炉及び窯尻部に投入された燃料は、セメント原料の乾燥及び昇温に用いられるため、燃焼温度や燃焼後ガスの性状等の制約が緩い。従って、仮焼炉及び窯尻部は多種多様の廃棄物を燃料として投入することができるポテンシャルを有している。実際、各地のセメントキルンにおいて、各種の可燃性廃棄物が化石燃料の代替として投入されている。
【００４４】
一方、窯前部はプロセス中の最高温度（約１４００〜１５００℃）に達し、セメント焼成の最終段階としてその品質が最終的に決定する部位であるため、燃焼温度、火炎形状等の制約が大きい。このため、現在でも微粉炭バーナ、重油バーナ等、化石燃料の使用がこれまでは一般的であった。したがって、廃棄物使用にあたって制約の大きい窯前部へ、効率的に廃棄物の供給を行うことのできるプロセスが開発されれば、セメントキルンにおける廃棄物使用量を大幅に増大することができる。本発明はこのような要請に応えるものである。
【００４５】
図１に示されるような、本発明の実施の形態のシステムに含まれるセメントキルン２０１は、内壁に耐火煉瓦を張り付けた円筒構造の窯を有する。この円筒構造の窯が、ゆっくりと回転しながらセメント原料ｍを一方向に搬送する。セメント原料は搬送されながら加熱されクリンカとなる。円筒構造の窯のクリンカ出口側は、窯前部２０２であり、窯前部２０２には、出てきたクリンカｎを冷却するクリンカ冷却装置２１１が接続されている。クリンカ冷却装置２１１からは冷却されたクリンカｎが経路３０４を通して取り出される。
【００４６】
円筒構造の窯のセメント原料ｍの入口側は、窯後部２０３であり、窯後部２０３には、セメント原料を予熱する仮焼炉２０４が設けられている。仮焼炉２０４には、不図示の原料サイロから原料供給路３０３を通してセメント原料ｍが供給される。
【００４７】
ここで図２の概念的断面図を参照して統合型ガス化炉１０１を説明する。本統合型ガス化炉１０１は、熱分解即ちガス化、チャー燃焼、熱回収の３つの機能をそれぞれ担当するガス化室１、チャー燃焼室２、熱回収室３を備え、例えば全体が円筒形又は矩形を成した炉体内に収納されている。ガス化室１、チャー燃焼室２、熱回収室３は仕切壁１１、１２、１３、１４、１５で分割されており、それぞれの底部に流動媒体を含む濃厚層である流動床が形成される。各室の流動床、即ちガス化室流動床、チャー燃焼室流動床、熱回収室流動床の流動媒体を流動させるために、各室１、２、３の底である炉底には、流動媒体中に流動化ガスを吹き込む散気装置が設けられている。散気装置は炉底部に敷かれた例えば多孔板を含んで構成され、該多孔板を広さ方向に区分して複数の部屋に分割されており、各室内の各部の空塔速度を変えるために、散気装置の各部屋から多孔板を通して吹き出す流動化ガスの流速を変化させるように構成している。空塔速度が室の各部で相対的に異なるので各室内の流動媒体も室の各部で流動状態が異なり、そのため内部旋回流が形成される。また室の各部で流動状態が異なるところから、内部旋回流は、炉内の各室を循環する。図中、散気装置に示す白抜き矢印の大きさは、吹き出される流動化ガスの流速を示している。例えば２ｂで示す箇所の太い矢印は、２ａで示す箇所の細い矢印よりも流速が大きい。
【００４８】
ガス化室１とチャー燃焼室２の間は仕切壁１１及び仕切壁１５で仕切られ、チャー燃焼室２と熱回収室３の間は仕切壁１２で仕切られ、ガス化室１と熱回収室３の間は仕切壁１３で仕切られている（なお本図は、炉を平面的に展開して図示しているため、仕切壁１１はガス化室１とチャー燃焼室２の間にはないかのように、また仕切壁１３はガス化室１と熱回収室３の間にはないかのように示されている）。即ち、統合型ガス化炉１０１は、各室が別々の炉として構成されておらず、一つの炉として一体に構成されている。更に、チャー燃焼室２のガス化室１と接する面の近傍には、流動媒体が下降するべく沈降チャー燃焼室４を設ける。即ち、チャー燃焼室２は沈降チャー燃焼室４と沈降チャー燃焼室４以外のチャー燃焼室本体部とに分かれる。このため、沈降チャー燃焼室４をチャー燃焼室の他の部分（チャー燃焼室本体部）と仕切るための仕切壁１４が設けられている。また沈降チャー燃焼室４とガス化室１は、仕切壁１５で仕切られている。
【００４９】
ここで、流動床と界面について説明する。流動床は、その鉛直方向下方部にある、流動化ガスにより流動状態に置かれている流動媒体（例えば珪砂）を濃厚に含む濃厚層と、その濃厚層の鉛直方向上方部にある流動媒体と多量のガスが共存し、流動媒体が勢いよくはねあがっているスプラッシュゾーンとからなる。流動床の上方即ちスプラッシュゾーンの上方には流動媒体をほとんど含まずガスを主体とするフリーボード部がある。界面は、ある厚さをもった前記スプラッシュゾーンをいうが、またスプラッシュゾーンの上面と下面（濃厚層の上面）との中間にある仮想的な面ととらえてもよい。
【００５０】
また「流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁により仕切られ」というとき、さらに界面より下方の濃厚層の上面より上方においてガスの流通がないようにするのが好ましい。
【００５１】
ガス化室１とチャー燃焼室２の間の仕切壁１１は、炉の天井１９から炉底（散気装置の多孔板）に向かってほぼ全面的に仕切っているが、下端は炉底に接することはなく、炉底近傍に第２の開口部２１がある。但しこの開口部２１の上端が、ガス化室流動床界面、チャー燃焼室流動床界面のいずれの界面よりも上部にまで達することはない。さらに好ましくは、開口部２１の上端が、ガス化室流動床の濃厚層の上面、チャー燃焼室流動床の濃厚層の上面のいずれよりも上部にまで達することはないようにする。言い換えれば、開口部２１は、常に濃厚層に潜っているように構成するのが好ましい。即ち、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、少なくともフリーボード部においては、さらに言えば界面より上方においては、さらに好ましくは濃厚層の上面より上方ではガスの流通がないように仕切壁により仕切られていることになる。
【００５２】
またチャー燃焼室２と熱回収室３の間の仕切壁１２はその上端が界面近傍、即ち濃厚層の上面よりは上方であるが、スプラッシュゾーンの上面よりは下方に位置しており、仕切壁１２の下端は炉底近傍までであり、仕切壁１１と同様に下端が炉底に接することはなく、炉底近傍に濃厚層の上面より上方に達することのない開口２２がある。言い換えれば、チャー燃焼室２と熱回収室３の間は流動層部のみ仕切り壁１２で仕切られており、その仕切り壁１２の炉床面近傍には開口部２２を有し、チャー燃焼室２の流動媒体は仕切り壁１２の上部から熱回収室３に流入し、仕切り壁１２の炉床面近傍の開口部２２を通じて再びチャー燃焼室２に戻る循環流を有するように構成されている。
【００５３】
ガス化室１と熱回収室３の間の仕切壁１３は炉底から炉の天井にわたって完全に仕切っている。沈降チャー燃焼室４を設けるべくチャー燃焼室２内を仕切る仕切壁１４の上端は流動床の界面近傍で、下端は炉底に接している。仕切壁１４の上端と流動床との関係は、仕切壁１２と流動床との関係と同様である。沈降チャー燃焼室４とガス化室１を仕切る仕切壁１５は、仕切壁１１と同様であり、炉の天井から炉底に向かってほぼ全面的に仕切っており、下端は炉底に接することはなく、炉底近傍に第１の開口部２５があり、この開口の上端が濃厚層の上面より下にある。即ち、第１の開口部２５と流動床の関係は、開口部２１と流動床の関係と同様である。
【００５４】
ガス化室に投入された廃棄物または固体燃料ａは流動媒体ｃ１から熱を受け、熱分解、ガス化される。典型的には、廃棄物または燃料ａはガス化室１では燃焼せず、いわゆる乾留される。残った乾溜チャーｈは流動媒体ｃ１と共に仕切壁１１の下部にある開口部２１からチャー燃焼室２に流入する。このようにしてガス化室１から導入されたチャーｈはチャー燃焼室２で燃焼して流動媒体ｃ２を加熱する。チャー燃焼室２でチャーｈの燃焼熱によって加熱された流動媒体ｃ２は仕切壁１２の上端を越えて熱回収室３に流入し、熱回収室３内で界面よりも下方にあるように配設された層内伝熱管４１で収熱され、冷却された後、再び仕切壁１２の下部開口２２を通ってチャー燃焼室２に流入する。
【００５５】
ここで、熱回収室３は本発明の実施の形態であるガス供給装置において必須ではない。即ち、ガス化室１で主として揮発成分がガス化した後に残る主としてカーボンからなるチャーｈの量と、チャー燃焼室２で流動媒体ｃ２を加熱するのに必要とされるチャーの量がほぼ等しければ、流動媒体から熱を奪うことになる熱回収室３は不要である。また前記チャーの量の差が小さければ、例えば、ガス化室１でのガス化温度が高目になり、ガス化室１で発生するＣＯガスの量が増えるという形で、バランス状態が保たれる。
【００５６】
しかしながら図２に示すように熱回収室３を備える場合は、チャーの発生量の大きい石炭から、ほとんどチャーを発生させない都市ゴミまで、幅広く多種類の廃棄物または燃料に対応することができる。即ち、どのような廃棄物または燃料であっても、熱回収室３における熱回収量を加減することにより、チャー燃焼室２の燃焼温度を適切に調節し、流動媒体の温度を適切に保つことができる。
【００５７】
一方チャー燃焼室２で加熱された流動媒体ｃ２は仕切壁１４の上端を越えて沈降チャー燃焼室４に流入し、次いで仕切壁１５の下部にある開口部２５からガス化室１に流入する。
【００５８】
ここで、各室間の流動媒体の流動状態及び移動について説明する。
ガス化室１の内部で沈降チャー燃焼室４との間の仕切壁１５に接する面の近傍は、沈降チャー燃焼室４の流動化と比べて強い流動化状態が維持される強流動化域１ｂになっている。全体としては投入された燃料と流動媒体の混合拡散が促進される様に、場所によって流動化ガスの空塔速度を変化させるのが良く、一例として図２に示したように強流動化域１ｂの他に弱流動化域１ａを設けて旋回流を形成させるようにする。
【００５９】
チャー燃焼室２は中央部に弱流動化域２ａ、周辺部に強流動化域２ｂを有し、流動媒体およびチャーが内部旋回流を形成している。ガス化室１、チャー燃焼室２内の強流動化域の流動化速度は５Umf以上、弱流動化域の流動化速度は５Umf以下とするのが好適であるが、弱流動化域と強流動化域に相対的な明確な差を設ければ、この範囲を超えても特に差し支えはない。チャー燃焼室２内の熱回収室３、および沈降チャー燃焼室４に接する部分には強流動化域２ｂを配するようにするのがよい。また必要に応じて炉底には弱流動化域側から強流動化域側に下るような勾配を設けるのが良い（不図示）。ここで、Umfとは最低流動化速度（流動化が開始される速度）を１Umfとした単位である。即ち、５Umfは最低流動化速度の５倍の速度である。
【００６０】
このように、チャー燃焼室２と熱回収室３との仕切壁１２近傍のチャー燃焼室側の流動化状態を熱回収室３側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体は仕切壁１２の流動床の界面近傍にある上端を越えてチャー燃焼室２側から熱回収室３の側に流入し、流入した流動媒体は熱回収室３内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に移動し、仕切壁１２の炉底近傍にある下端（の開口２２）をくぐって熱回収室３側からチャー燃焼室２の側に移動する。
【００６１】
同様に、チャー燃焼室２の本体部と沈降チャー燃焼室４との仕切壁１４近傍のチャー燃焼室本体部側の流動化状態を沈降チャー燃焼室４側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体は仕切壁１４の流動床の界面近傍にある上端を越えてチャー燃焼室２本体部の側から沈降チャー燃焼室４の側に移動流入する。沈降チャー燃焼室４の側に流入した流動媒体は、沈降チャー燃焼室４内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に移動し、仕切壁１５の炉底近傍にある下端（の開口２５）をくぐって沈降チャー燃焼室４側からガス化室１側に移動する。なおここで、ガス化室１と沈降チャー燃焼室４との仕切壁１５近傍のガス化室１側の流動化状態は沈降チャー燃焼室４側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保たれている。これにより流動媒体の沈降チャー燃焼室４からガス化室１への移動を誘引作用により助ける。
【００６２】
同様に、ガス化室１とチャー燃焼室２との間の仕切壁１１近傍のチャー燃焼室２側の流動化状態はガス化室１側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保たれている。したがって、流動媒体は仕切壁１１の流動床の界面より下方、好ましくは濃厚層の上面よりも下方にある（濃厚層に潜った）開口２１を通してチャー燃焼室２の側に流入する。
【００６３】
熱回収室３は全体が均等に流動化され、通常は最大でも熱回収室に接したチャー燃焼室２の流動化状態より弱い流動化状態となるように維持される。従って、熱回収室３の流動化ガスの空塔速度は０〜３Umfの間で制御され、流動媒体は緩やかに流動しながら沈降流動層を形成する。なおここで０Umfとは、流動化ガスが止まった状態である。このような状態にすれば、熱回収室３での熱回収を最小にすることができる。すなわち、熱回収室３は流動媒体の流動化状態を変化させることによって回収熱量を最大から最小の範囲で任意に調節することができる。また、熱回収室３では、流動化を室全体で一様に発停あるいは強弱を調節してもよいが、その一部の領域の流動化を停止し他を流動化状態に置くこともできるし、その一部の領域の流動化状態の強弱を調節してもよい。
【００６４】
廃棄物または燃料中に含まれる比較的大きな不燃物はガス化室１の炉底に設けた不燃物排出口３３から排出する。また、各室の炉底面は水平でも良いが、流動媒体の流れの滞留部を作らないようにするために、炉底近傍の流動媒体の流れに従って、炉底を傾斜させても良い。なお、不燃物排出口３３は、ガス化室１の炉底だけでなく、チャー燃焼室２あるいは熱回収室３の炉底に設けてもよい。
【００６５】
ガス化室１の流動化ガスとして最も好ましいのは生成ガスを昇圧してリサイクル使用することである。このようにすればガス化室から出るガスは純粋に燃料から発生したガスのみとなり、非常に高品質のガスを得ることができる。それが不可能な場合は水蒸気、炭酸ガス（ＣＯ２）あるいはチャー燃焼室から得られる燃焼排ガス等、できるだけ酸素を含まないガス（無酸素ガス）を用いるのが良い。ガス化の際の吸熱反応によって流動媒体の層温が低下する場合は、必要に応じて熱分解温度より温度の高い燃焼排ガスを供給するか、あるいは無酸素ガスに加えて、酸素もしくは酸素を含むガス、例えば空気を供給して生成ガスの一部を燃焼させるようにしても良い。チャー燃焼室２に供給する流動化ガスは、チャー燃焼に必要な酸素を含むガス、例えば空気、酸素と蒸気の混合ガスを供給する。燃料ａの発熱量（カロリー）が低い場合は、酸素量を多くする方が好ましく、酸素をそのまま供給する。また熱回収室３に供給する流動化ガスは、空気、水蒸気、燃焼排ガス等を用いる。
【００６６】
ガス化室１とチャー燃焼室２の流動床の上面（スプラッシュゾーンの上面）より上方の部分すなわちフリーボード部は完全に仕切壁１１、１５で仕切られている。さらに言えば、流動床の濃厚層の上面より上方の部分すなわちスプラッシュゾーン及びフリーボード部は完全に仕切壁で仕切られているので、チャー燃焼室２とガス化室１のそれぞれのフリーボード部の圧力のバランスが多少乱れても、双方の流動層の界面の位置の差、あるいは濃厚層の上面の位置の差、即ち層高差が多少変化するだけで乱れを吸収することができる。即ち、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、仕切壁１１、１５で仕切られているので、それぞれの室の圧力が変動しても、この圧力差は層高差で吸収でき、どちらかの層が開口２１、２５の上端に下降するまで吸収可能である。従って、層高差で吸収できるチャー燃焼室２とガス化室１のフリーボードの圧力差の上限値は、互いを仕切る仕切壁１１、１５の下部の開口２１、２５の上端からの、ガス化室流動床のヘッドと、チャー燃焼室流動床のヘッドとのヘッド差にほぼ等しい。
【００６７】
以上説明した統合型ガス化炉１０１では、一つの流動床炉の内部に、ガス化室、チャー燃焼室、熱回収室の３つを、それぞれ隔壁を介して設け、更にチャー燃焼室とガス化室、チャー燃焼室と熱回収室はそれぞれ隣接して設けられている。この統合型ガス化炉１０１は、チャー燃焼室とガス化室間に大量の流動媒体循環を可能にしているので、流動媒体の顕熱だけでガス化のための熱量を充分に供給できる。
【００６８】
さらに以上の統合型ガス化炉では、チャー燃焼ガスと生成ガスの間のシールが完全にされるので、ガス化室とチャー燃焼室の圧力バランス制御がうまくなされ、燃焼ガスと生成ガスが混ざることがなく、生成ガスの性状を低下させることもない。
【００６９】
また、熱媒体としての流動媒体ｃ１とチャーｈはガス化室１側からチャー燃焼室２側に流入するようになっており、さらに同量の流動媒体ｃ２がチャー燃焼室２側からガス化室１側に戻るように構成されているので、自然にマスバランスがとれ、流動媒体をチャー燃焼室２側からガス化室１側に戻すために、コンベヤ等を用いて機械的に搬送する必要もなく、高温粒子のハンドリングの困難さ、顕熱ロスが多いといった問題もない。
【００７０】
図１のフロー図に戻ってシステムの作用を説明する。統合型ガス化炉１０１のガス化室１に供給された廃棄物または固体燃料ａは、熱分解により可燃性ガスｂ、チャー、灰分ｆ、またはチャーｈに分解される。ここで、廃棄物または固体燃料ａとしては、セメント焼成炉２０１での熱利用を考慮すると、廃プラスチック、廃タイヤ、カーシュレッダーダスト、木質系廃棄物、一般廃棄物ＲＤＦ、石炭等、ある程度の高発熱量を有する有機性廃棄物または固体燃料であることが望ましい。
【００７１】
可燃性ガスｂの性状はガス化室１の流動化ガスｇ１の種類によって大きく異なる。流動化ガスｇ１として、空気等の酸素を含むガスを用いた場合は、前記可燃性ガスの一部が燃焼するため可燃性ガスｂの発熱量が低下してしまう。可燃性ガスをできるだけ燃焼させず、高い発熱量を有する可燃性ガスとして取り出すためには、流動化ガスｇ１は酸素を含まないガスであることが望ましく、例えば蒸気を用いるのが好ましい。なお、可燃性ガスｂには、固体状であるチャー及び灰分のうち粒子径の小さいものｆが同伴される。
【００７２】
一方、熱分解によって生成したチャーのうち、粒子径が大きく可燃性ガスｂに同伴されないものｈは、流動媒体ｃ１とともにチャー燃焼室２に移送される。チャー燃焼室２では、流動化ガスｇ２として空気や、酸素富化空気または酸素等の有酸素ガスを用い、チャーを完全燃焼させる。チャーの燃焼によって発生した熱量の一部は、ガス化室１へ循環して戻される流動媒体ｃ２の顕熱として、ガス化室１に供給され、ガス化室１における熱分解に必要な熱量として用いられる。
【００７３】
前記の有機性廃棄物または固体燃料ａの熱分解に適当な温度は、３００〜９００℃程度であり、またチャーの燃焼に適当な温度は、８００〜９００℃程度である。チャーの燃焼によって発生した熱量によりガス化室１の熱分解に必要な熱量を賄うためには、ガス化室１の層温はチャー燃焼室２の層温より低い温度に保つ必要があり、具体的には用いる廃棄物または固体燃料ａの性状、特にチャー生成量に応じて決めることができる。
【００７４】
例えば、廃プラスチックや都市ゴミＲＤＦの様に、炭素分あるいはチャー生成量の少ないものを用いる場合は、層温を４００℃〜７００℃程度の比較的低温とすることにより、チャーの生成量を増やし、ガス化に必要な熱量を確保することができる。また、廃タイヤや石炭の様に、炭素分あるいはチャー生成量の多いものを用いる場合には、層温を６００〜９００℃程度の比較的高温とすることにより、チャー生成量が過大となりチャー燃焼室で発生する熱量が過大となることを抑えることができる。ただし、層温をあまり低くすると、生成ガス中のタール分・重質分が増えるため、後段でガス温度が低下した場合に、付着トラブルを発生する危険性があることには留意する必要がある。
【００７５】
廃棄物または固体燃料ａに含まれる灰分のうち、粒子径が大きく可燃性ガスｂに同伴されないもの、即ち不燃物については、ガス化炉１０１の下部から流動媒体ｃ３とともに抜き出される。
【００７６】
抜き出された流動媒体ｃ３と不燃物ｄは、不燃物排出口３３に経路３１１で接続された分級装置１０２によって分離された後、流動媒体ｃ３は経路３１２を通して再びガス化室１に戻されて使用される。
【００７７】
分級装置で分離された不燃物ｄは、経路３１３を通して外部に排出され、不図示の粉砕機で粉砕してセメント原料ｍの一部として用いてもよいし、金属分が多くセメント原料としてふさわしくない場合等には系外に排出して、リサイクルあるいは埋立処理等を行ってもよい。
【００７８】
なお、このような流動床式ガス化炉の場合、不燃物ｄは流動媒体ｃ３によりタール・カーボン等がクリーニングされた状態で排出されることが特徴である。また、ガス化室は還元雰囲気のため、アルミ・鉄等の金属分は未酸化状態で排出されることから、リサイクルに適している。
【００７９】
なお、図１にはこの不燃物ｄの抜き出しはガス化室１において行われる場合が示されているが、対象とする廃棄物または固体燃料ａ中の不燃物の量が多い場合には、チャー燃焼室２においても不燃物ｄの抜き出しを行うようにしてもよい。
【００８０】
さらに図２を参照して説明したように、チャー燃焼室２に接して熱回収室３を設けることにより、チャーの燃焼によって発生した熱量の一部を回収することができる。すなわち、処理する廃棄物または固体燃料ａの種類によっては、ガス化室１で発生するチャーの量とチャー燃焼室２で流動媒体の加熱に必要とされるチャーの量のバランスが崩れることがあるが、その差は、熱回収室３での熱回収量を加減することにより調整することができる。
【００８１】
もちろん、処理する廃棄物または固体燃料ａの種類によっては、熱回収室３がなくても統合型ガス化炉１０１全体としての熱バランスに支障がない場合もあるので、そのような場合には熱回収室３を設置しなくてもよい。
【００８２】
さて、統合型ガス化炉１０１に供給された廃棄物または固体燃料ａからは、セメント焼成で利用可能なガス状物として、ガス化室１からは可燃性ガスｂが、チャー燃焼室２からは燃焼ガスｅが得られる。前記のように、チャー燃焼室２の層温を８００〜９００℃とすると、チャー燃焼室２からの燃焼ガスｅは、完全燃焼により発生した二酸化炭素を主体とする８００〜９００℃のガスであるため、その利用方法としては高々８００〜９００℃の熱利用のみに留められる。
【００８３】
一方、ガス化室１からの可燃性ガスｂは、発熱量即ち化学的エネルギーを有しているので、その性状にもよるが、より高温を生み出すポテンシャルを有していると言える。本実施の形態では、セメント焼成炉はキルン式であり、ガス化室１とセメントキルン２０１の窯前部２０２とは、ガス経路３０１で接続されている。またチャー燃焼室２とセメントキルン２０１の窯尻部２０３とは、ガス経路３０２で接続されている。ガス経路３０２は、途中で２股に分かれて、一方はそのまま窯尻部２０３に他方は仮焼炉２０４に接続されている。ここでガス経路３０１とガス経路３０２とは別々の経路である。
【００８４】
このような構成において、可燃性ガスｂは経路３０１を通して窯前部２０２に、燃焼ガスｅは経路３０２を通して窯尻部２０３または仮焼炉２０４に投入される。このように、ガス化室１からの可燃性ガスｂをセメントキルン２０１の窯前部２０２に導き、ここにおいて完全燃焼させることで、セメント焼成に必要な１４００〜１５００℃の高温を得ることができる。
【００８５】
この場合、廃棄物を直接固体状のまま窯前部２０２に供給する場合と比較すると、可燃性ガスｂはガス体であるため、取り扱い並びに火炎形状の制御が楽である他、吹き込みのための破砕や不適物の除去が不要であるという利点を有している。
【００８６】
一方、チャー燃焼室２からの燃焼ガスｅは高々８００〜９００℃の顕熱しか有していないため、これを１４００〜１５００℃に達する窯前部２０２で利用することは困難である。従って、燃焼ガスｅは仮焼炉２０４または窯尻部２０３に供給することにより、セメント原料ｍの乾燥・予熱を主な目的として利用することができる。
【００８７】
以上説明したように、本発明における特に好ましい実施の形態は、図１に示すように、ガス供給装置としての統合型ガス化炉１０１によって、熱分解ガスと燃焼ガスとを別々に発生させ、それら各々のガスを別々にガス利用装置に供給するものである。しかしながら、これに限らず、本発明のさらに原型的な実施の形態として、燃料をガス化炉で熱分解して得られる熱分解ガスをガス利用装置（特にセメント焼成装置）に供給すると共に、前記燃料とは別の燃料を燃焼させるか、あるいは前記ガス化炉で得られた熱分解ガス又はチャーを燃焼させるか、いずれかの燃焼によって得られる高温の燃焼ガスを前記熱分解ガスとは別々に、前記ガス利用装置に供給するようにしてもよい。
【００８８】
図３のフロー図を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態ではガス経路３０１によりガス化室１と窯前部２０２とが直接接続されていたのに対して、本実施の形態では、ガス経路３０１−１がガス化室１と分離装置であるサイクロン４０１とを接続している。サイクロン４０１のガス出口は、窯前部２０２に経路３０１−２により接続されている。またサイクロン４０１の固形分出口は、経路３２１によりセメント原料ｍ供給経路３０３に接続されている。その他の構成は、第１の実施の形態と基本的に同じである。ここで経路３２１は経路３０１−１、３０１−２、ガス経路３０２とは別々の経路である。
【００８９】
本実施の形態は、ガス化室１において生成した可燃性ガスｂと、可燃性ガスｂ中に同伴される灰分及び微粒チャー分ｆとを分離する装置４０１を有し、分離後の可燃性ガスｂと、灰分及び微粒チャー分ｆとを別々にセメント焼成炉２０１に供給するシステムである。ここで、セメント焼成炉２０１はキルン式であり、可燃性ガスｂを窯前部２０２に、燃焼ガスｂを窯尻部２０３または仮焼炉２０４に投入するとともに、可燃性ガスｂから分離した灰分及び微粒チャー分ｆを該キルン式セメント焼成炉２０１におけるセメント原料ｍの一部として用いるように構成されている。
【００９０】
ガス化室１からの可燃性ガスｂには、灰分や微粒チャーなどの固体粒子ｆが同伴されている。可燃性ガスｂにこれらを同伴したままセメントキルン２０１にて用いる場合、可燃性ガスｂを利用する不図示のバーナ部においてこれらの固体粒子が固着したり、バーナノズルや配管が摩耗する等のトラブルが生じる可能性がある。このような問題は、第２の実施の形態のように、分離装置４０１を設けることにより、可燃性ガスｂに同伴される灰分及び微粒チャーｆを分離することで解決することができる。経路３２１中には、高温仕様のシール機構例えば二重排出弁（不図示）等を介して可燃性ガスｂの雰囲気から灰分及び微粒チャーｆをシールしつつ排出して図示のようにセメント原料ｍに混入させるか、不図示の経路を通して燃焼室に戻すようにしてもよい。特に灰分が多い場合は、燃焼室に戻すのが好適である。これにより、分離後の灰分及び微粒チャーｆは、セメント原料ｍの一部として用いることができる。
【００９１】
図４のフロー図を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。第２の実施の形態では、サイクロン４０１の固形分出口が、経路３２１によりセメント原料ｍ供給経路３０３に接続されていたのに対して、本実施の形態では、サイクロン４０１の固形分出口が、経路３２２により窯前部２０２に接続されている。その他の構成は、第２の実施の形態と基本的に同じである。
【００９２】
分離装置４０１で分離された灰分及び微粒チャーｆは、第２の実施の形態のようにセメント原料ｍの一部として用いてもよいが、灰分が少なく微粒チャーが多い場合には良質の微粉燃料となるため、本第３の実施の形態のように、セメントキルン２０１の窯前部２０２の燃料代替として吹き込んでもよい。可燃性ガスｂを導く経路３０１−１と微粒チャーを導く経路３２２とは、同じ窯前部２０２に燃料を導くものではあるが、別々の経路とする。
【００９３】
このように構成すると、特に、微粒チャー即ち炭素粒子は、燃焼により輝炎を発生し、周囲に強い輻射熱を与えるため、窯前部２０２の雰囲気温度を高温にするとともに、焼成されるセメントに対して均質で効率的な輻射熱伝達を行うことができ、製品セメントの品質を良くすることに対して効果があるという利点がある。
【００９４】
また、第２の実施の形態及び第３の実施の形態の構成とする場合、窯前部２０２における可燃性ガスｂには固体粒子が混入しないため、バーナノズルや配管における固体粒子の固着対策や摩耗対策を省略することができるとともに、点検補修の頻度が少なくなるという利点がある。
【００９５】
なお、第２、第３の実施の形態では、固体粒子の分離装置４０１としてサイクロンを用いた場合が示されているが、もちろん高温ガスフィルタ等の他の形式の分離装置を用いてもよい。また、第２、第３の実施の形態では、燃料ａとしては、塩素の含有が少なく、カロリーの高いものが好ましく、廃タイヤや比較的品位の高い石炭、塩素を含有しないプラスチック等が好ましい。但し、統合型ガス化炉以前に十分な脱塩処理が行なわれている場合は、どの燃料でも使用可能である。
【００９６】
図５を参照して第４の実施の形態を説明する。第３の実施の形態では、サイクロン４０１で固形分を分離された可燃性ガスｂの出口を経路３１０−２で窯前部２０２に導くように構成していたのに対して、本実施の形態では、経路３１０−２をガス減温装置４０３に接続し、ガス減温装置４０３の出口を経路３１０−３でスクラバ４０４に接続している。スクラバ４０４で洗浄されたガスの出口は、経路３１０−４により窯前部２０２に接続されている。
【００９７】
スクラバ４０４は、タンク状の容器と該容器中に溜めた水を循環するポンプを備える循環配管４０４ｃとを含んで構成される。循環配管４０４ｃには、補給水を供給する供給ライン４０４ｂが接続されている。また容器の下部には、ドレン水抜き出し配管４０４ｄが接続されている。循環配管４０４ｃによって循環される水は、容器の内部の上方部でスプレーされ、ガスに水が十分に接触するように構成されている。供給ライン４０４ｂから新しいきれいな水が補給されると共に、ガス中の塩素等の物質を吸収して汚染された水は、ドレン水抜き出し配管４０４ｄから排出される。
【００９８】
このように構成すると、灰分及び微粒チャーｆを除去した後の可燃性ガスｂをスクラバ４０４にて洗浄することにより脱塩素処理することができる。可燃性ガスｂは、しかる後にセメント焼成炉２０１に導かれる。
【００９９】
廃棄物として廃プラスチックや、カーシュレッダーダスト、都市ごみＲＤＦ等の、塩素分を含有する廃棄物を用いる場合、ガス化室１からの可燃性ガスｂには熱分解によって発生した塩化水素ガス等の塩素分が含まれるため、このようなガスをそのままセメント焼成プロセスにおいて使用すると、製品セメントの塩素含有濃度が高くなり、品質上問題となる恐れがある。
【０１００】
特に、本発明のように統合型ガス化炉１０１を用いて塩素分を含む廃棄物または固体燃料ａのガス化を行う場合、塩素分はガス化室１においてガス化し、ガス化室１からの可燃性ガスｂに同伴されるため、第１〜第３の実施の形態のシステムの様に、ガス化室１からの可燃性ガスｂを直接セメントキルン２０１窯前部２０２に導いて利用する場合、可燃性ガスｂ中の塩素濃度が最終的なセメント品質に大きな影響を与えることとなる。
【０１０１】
第４の実施の形態によれば、ガス化室１からの可燃性ガスｂを脱塩素処理した後にセメントキルン２０１へ供給するので、セメントの品質を高く維持することができる。
【０１０２】
図５では、脱塩素処理装置としてスクラバ４０４を使用し、湿式法にて脱塩素処理を行う場合として示しているが、可燃性ガスｂに塩素分がさほど多く含まれない場合や、製品セメントの品質に対して許容される可燃性ガスｂ中の塩素濃度が比較的高い場合は、バグフィルタ等を用いた乾式法によって処理してもよい。
【０１０３】
なお、可燃性ガスｂは高温の顕熱を有しているため、これをスクラバ４０４において直接減温する前に、図５に示すようにガス減温装置４０３において顕熱の回収を行うことで、熱の有効利用を行うこともできる。減温装置４０３としては、蒸気ボイラを用いてもよいし、または空気加熱器を用いてもよい。可燃性ガスｂとの熱交換により発生した蒸気や予熱空気は、ガス化炉の流動化ガスｇ１、ｇ２として用いたり、その他工場内での他用途に用いることができる。
【０１０４】
また、このような脱塩素処理装置を設置する場合は、図５に示すように前段に灰分・微粒チャーｆの分離装置４０１を設置することが望ましい。即ち、スクラバまたはバグフィルタにおいては、可燃性ガスｂ中に含まれる固形分が除去されてしまうため、予めセメント焼成に利用可能な灰分・微粒チャーｆを分離しておくのがよいからである。
【０１０５】
図６のフロー図を参照して、第５の実施の形態を説明する。本実施の形態は、第４の実施の形態における、サイクロン４０１の固体粒子出口と減温装置４０３とを接続する経路３１０−２に改質装置４０２を挿入設置したものである。改質装置は、灰分及び微粒チャー分ｆを分離した後の可燃性ガスｂを、部分燃焼または外部より加熱することにより高温化してガス成分の改質を行う装置である。このようにすることにより、可燃性ガスｂ中の重質分・タール分を改質により除去した後に脱塩素処理し、その後にセメント焼成炉に供給することができる。
【０１０６】
第１〜第４の実施の形態では、脱塩素処理装置４０４の温度は、一般に２００℃以下の低温にとられる。脱塩素処理装置としてスクラバを用いる場合は、ガス中の塩素分（主として塩化水素ガス）を効率的に除去するためには、８０℃以下、望ましくは４０℃前後にとる必要がある。また、脱塩素処理装置としてバグフィルタを用いる場合は、ろ布の耐久性及び中和剤（消石灰など）と塩化水素ガスの反応性から、２００℃以下、望ましくは１５０〜１８０℃程度にとる必要がある。
【０１０７】
処理される廃棄物の性状と、ガス化室１の層温によっては、可燃性ガスｂ中にタール分あるいは重質分が含まれる可能性がある。タール分あるいは重質分の沸点は、一般には２００℃前後にあることが多いため、脱塩素処理のために可燃性ガスｂの温度を前記のような低温まで下げた場合、配管や装置内にタール分及び重質分が凝縮し、付着するトラブルが生じる恐れがある。
【０１０８】
第５の実施の形態によれば、脱塩素処理装置４０４の前に改質装置４０２を設け、可燃性ガスｂの温度を一度タール分・重質分の改質に十分な高温まで高めておくことにより、前記問題に対応することができる。改質器の形式としては、図６に示すように、可燃性ガスｂ中に空気等の有酸素ガスｋを供給し、可燃性ガスｂを部分燃焼させる形式を用いるのが簡便である。しかしながら、部分燃焼による可燃性ガスｂの発熱量低下と、ガス量の増加が好ましくない場合には、外部加熱式の改質器とすることで可燃性ガスｂの発熱量を保ったまま改質を行ってもよい。
【０１０９】
改質装置４０２の温度としては、タール分あるいは重質分の十分な改質が可能である温度であればよく、一般には８００℃以上、好ましくは１０００〜１２００℃がよい。なお、このような温度域まで可燃性ガスｂの温度を上昇させた場合、前段に固形分の分離装置４０１を有していないと、灰分の溶融によるトラブルが生じる可能性があるので、改質装置４０２を設置する場合は、図６に示したフローのように、分離装置４０１を設置することにより、前段で灰分及びチャーｆを分離しておくことが望ましい。
【０１１０】
また、改質後のガスは高温の顕熱を有しているため、図示のように脱塩素処理装置４０４の前にガス減温装置４０３を設置することが望ましい。
【０１１１】
図７の概念図を参照して本発明の他の実施の形態で用いることのできるガス化炉の例を説明する。以上、第１〜第５の実施の形態として、ガス化室とチャー燃焼室とが統合された統合型ガス化炉１０１を利用する場合を説明したが、これに限らず、ガス化室はガス化炉として、またチャー燃焼室はチャー燃焼炉として、互いに独立した構成としてもよい。
【０１１２】
本実施の形態で用いるガス化炉１１１は、２塔循環式ガス化炉である。２塔循環式ガス化炉は、ガス化室としてのガス化炉１’とチャー燃焼室としてのチャー燃焼炉２’の２炉から構成され、ガス化炉１’とチャー燃焼炉２’の間で流動媒体ｃ１やチャーｈを循環し、ガス化に必要な熱量を、チャー燃焼炉２’でチャーの燃焼熱によって加熱された流動媒体ｃ１の顕熱でガス化炉１’に供給しようとするものである。
【０１１３】
統合型ガス化炉１０１と同様に、ガス化炉１’で発生した可燃性ガスｂを燃焼させる必要がないことから、可燃性ガスｂの発熱量を高く維持できるという特徴がある。２塔循環方式はガス化炉１’、チャー燃焼炉２’間の充分な粒子循環量の確保、粒子循環量制御、安定運転といった、高温粒子の取り扱いが、統合型ガス化炉１０１よりも難しいという点があり、また、チャー燃焼炉２’の温度制御が他操作と独立してできないという運用面の難しさはあるが、可燃性ガスｂの発熱量を高く維持できるという特徴を活かしたガス供給装置として利用することができる。ガス供給装置の構成としては、第１〜第５の実施の形態の統合型ガス化炉１０１を２塔循環式ガス化炉１１１に置きかえればよい。基本的作用、効果は、他の実施の形態と同様であるので、重複した説明は省略する。
【０１１４】
図８のフロー図を参照して、本発明の第６及び第７の実施の形態を説明する。この実施の形態は、第１〜第５の実施の形態で用いるガス化炉に脱塩素性能を向上させるための装置を付加したものである。その他の部分は、他の実施の形態と同様であるので、共通部分は図示を省略してある。また重複した説明は省略する。
【０１１５】
第６の実施の形態のガス供給装置は、廃棄物または固体燃料ａを統合型ガス化炉１０１に供給する前に、高塩素含有物と低塩素含有物に分け、高塩素含有物を燃焼室（燃焼炉）２に、低塩素含有物をガス化室（ガス化炉）１に供給することにより、生成ガス（可燃性ガス）中の塩素濃度を低減することを特徴とする。
【０１１６】
このように、廃棄物または固体燃料ａに塩素を多く含有する物質と、塩素をあまり含有しない物質とが含まれる場合、これらを分別して取り扱うことにより、ガス化室１からの可燃性ガス中の塩素濃度を低減することができる。
【０１１７】
高塩素含有物としては、塩素を含有する塩化ビニル等の廃プラスチックや自動車のシュレッダーダスト等が利用できる。一方低塩素含有物としては、非塩素含有のプラスチック類、木材チップ等のバイオマス廃棄物、廃タイヤ等が利用できる。廃棄物または固体燃料ａが、このような異種類の複数の廃棄物から構成されている場合は、受入時に種類毎に分けておくことにより、別個に扱うことができる。
【０１１８】
また、処理する廃棄物ａが種々雑多な廃プラスチック類の混合物である場合には、図８のフロー図に示されるような形態とすることにより、塩素分を含有する廃プラスチックを選別してから、炉に供給することができる。
【０１１９】
本実施の形態では、統合型ガス化炉１０１に高塩素含有物・低塩素含有物選別機５０１を設置し、選別機５０１と燃焼室２とを高塩素含有物を導く経路３３１で接続する。同様に、選別機５０１とガス化室１とを低塩素含有物を導く経路３３２で接続する。また選別機５０１の、処理対象物ａの供給側に破砕機５０２を設置する。選別機５０１としては例えば遠心分離機を用いる。
【０１２０】
このように構成すると、廃プラスチック中に含まれる塩化ビニル樹脂を５０１で選別し、塩化ビニル樹脂除去後の廃プラスチックを経路３３２を通してガス化室１へ、塩化ビニル樹脂を経路３３１を通して燃焼室２へ供給する。このようにして、ガス化室１からの可燃性ガス中の塩素濃度を低減することができる。
【０１２１】
選別の手法としては、廃プラスチック類を破砕機５０２で破砕し、被破砕物を遠心分離式の選別機５０１で選別することにより、ポリエチレン、ポリスチレン等の非塩素含有樹脂より比重の大きい塩化ビニル樹脂を選択的に取り除くことができる。
【０１２２】
また本発明の第７の実施の形態の統合型ガス化炉は、図８に示すように、ガス化室１に脱塩剤を供給する脱塩剤供給機５０３を設置することにより、廃棄物または固体燃料ａに含有される塩素分の脱塩処理を流動床内で行うことを図ったものである。
【０１２３】
一般に、石炭燃焼用の流動層炉等では、炉内に脱硫剤として石灰石を投入し、炉内で石炭中の硫黄分と反応させる炉内脱硫の例が見られるが、第７の実施の形態は、これと同様な手法で、炉内に脱塩剤を投入して脱塩処理を行うものである。
【０１２４】
前記脱塩剤は、石灰石、生石灰、消石灰、ドロマイトのいずれか１つまたはそれらの混合物であることを特徴とするとよい。このような脱塩剤を投入することにより、統合型ガス化炉１０１のガス化室１の流動層内で廃棄物中の塩素分あるいはその放出による塩化水素ガス等と反応させ、ガス化室１内で脱塩を行うことができる。
【０１２５】
また、上記のような石灰を含有する脱塩剤は、タール分解触媒としての機能を有するので、ガス化室１で生成した可燃性ガス中のタール分含有量を低減させる効果も期待できる。
【０１２６】
さらに、前記脱塩剤は粒子状の固体であり、その粒径は、該粒子の終端速度が前記ガス化室及びチャー燃焼室のフリーボード部におけるガス流速よりも大きいようにするのが好ましい。このように、脱塩剤の粒径をその終端速度がガス化室のフリーボード流速よりも大きくなるように決定すると、層内で効果的に脱塩反応を行い、後段に脱塩剤を飛散させないようにすることができる。
【０１２７】
このとき、廃棄物または固体燃料ａに含有される低塩素含有物中の塩素分とガス化室１において反応した後の脱塩剤は、ガス化室１から燃焼室２に移送されるチャーｈ及び流動媒体ｃ１と共に、燃焼室２に移送される（図２参照）。この脱塩剤は燃焼室２内にて高温に晒されることにより塩素分を放出して再生し、再度脱塩剤としてガス化室１に供給して使用することが可能である。このように、反応後の脱塩剤を装置内で再生し、再度脱塩剤として利用することにより、ガス供給装置としてのランニングコストを軽減することができる。
【０１２８】
図９の線図を参照して、第７の実施の形態の作用を説明する。ガス化室１に塩素を含有した廃棄物が供給されている場合、ガス化室１内は廃棄物の熱分解によって発生した塩化水素等の塩素含有ガスが多量に存在する状況下にある。廃棄物の性状やガス化条件にもよるが、数％程度の塩素を含有する廃棄物をガス化し、その塩素分の全量が塩化水素ガスとなったと仮定すると、生成ガス中の塩化水素ガス濃度は数１００〜数１０００ｐｐｍに及ぶ高濃度となる。
【０１２９】
脱塩剤の脱塩性能は塩化水素ガスとの平衡関係によって決まる。脱塩剤として生石灰、消石灰、炭酸カルシウム等を用いた場合、炉内ではいずれも仮焼により生石灰ＣａＯが生じ、これが以下の平衡反応により塩化水素ガスＨＣｌと反応して塩化カルシウムＣａＣｌ２を生じる。
ＣａＯ＋２ＨＣｌ  ←→  ＣａＣｌ２＋Ｈ２Ｏ
【０１３０】
図９は上式における塩化水素ガスの平衡濃度を温度に対して示したものである。横軸はガス温度（℃）、縦軸はＨＣｌ平衡濃度（ｐｐｍ）である。本図は、一般的な例として、ガス中の水蒸気分圧を０．２気圧とした場合を示している。
【０１３１】
塩化水素ガスの平衡濃度は、ガス温度７００℃では約５０００ｐｐｍ、６００℃では約９００ｐｐｍであるが、低温になるほど急激に低下し、５００℃では約１００ｐｐｍ、４００℃では実に１０ｐｐｍ以下となる。前記の通り、ガス化室１における熱分解反応熱を確保するために、本発明の実施の形態で用いる統合型ガス化炉１０１ではチャー燃焼室２の層温はガス化室１の層温より高くとられる。その温度は、前記したようにガス化室１では４００〜７００℃、チャー燃焼室２では６００〜９００℃といった温度域に設定する。図９から分かるように、この温度域において両室の温度差を利用し、ガス化室１における塩素分の固定と、燃焼室２における塩素分の放出を効果的に行うことができる。
【０１３２】
例えば、ガス化室１の層温を５００℃とすると、５００℃における塩化水素ガスの平衡濃度は約１００ｐｐｍであるため、前記数１００〜数１０００ｐｐｍの塩化水素ガスの大半を塩化カルシウムとして固定できる。さらに、反応後の塩化カルシウムを流動媒体とともに燃焼室２に移送した場合、燃焼室２の層温が７００℃であれば、塩化水素ガスの平衡濃度は約５０００ｐｐｍとなるため、塩化カルシウムの大半は塩素を放出することができる。即ち、塩化カルシウムは生石灰に再生されるため、これをガス化室１に循環することにより脱塩剤として再使用することができる。なお、燃焼室２の流動媒体中には、水蒸気を含んだガスを供給する方が、塩素を放出し、ＣａＯに再生する上で好ましい。
【０１３３】
上記の目的からは、ガス化室１の層温を６００℃以下、燃焼室２の層温を６００℃以上とするのがよい。特にガス化室１の層温を５００℃以下、燃焼室２の層温を７００℃以上とするのが好ましく、さらに好ましくはガス化室１の層温を４５０℃以下、燃焼室２の層温を８００℃以上とする。
【０１３４】
なお、脱塩剤として石灰石（炭酸カルシウム）を用いる場合は、炭酸カルシウムを９００℃以上の高温に晒して仮焼を行い、生石灰を生成する必要があるため、燃焼室２の層温を９００℃以上とすることが望ましい。また、消石灰を用いる場合は約５８０℃以上で生石灰への仮焼が行えるため、燃焼室２の温度は６００℃以上であれば十分である。
【０１３５】
なお、ガス化室１内で塩素分と反応した脱塩剤は、流動媒体と共に炉下から抜き出し、分級装置１０２（図１他参照）によって流動媒体と分級して排出したり、流動媒体ごと湿式洗浄することにより洗浄水に溶解させて分離排出することもできる。特に、燃焼ガスｅ中に塩素分を混入させたくないときは、反応後の脱塩剤はチャー燃焼室へは還流させず、上記のように炉下から抜き出すのがよい。
【０１３６】
従来、ガス中の塩素分を除去する場合、脱塩プロセスの制約から、ガス化炉で生成した高温の可燃性ガスを冷却する必要があり、その冷却による顕熱ロスが無視できないという問題があった。本実施の形態によれば、可燃性ガスを冷却する必要がなく、効率の高い運転が可能となる。
【０１３７】
なお、セメントキルンに微粉炭バーナの代替として、廃プラスチックを微粉砕したものを吹き込む方法もあり得る。しかし、廃プラスチック中に塩素分が含まれる場合、セメント製品の塩素濃度に影響を及ぼすため、吹き込み可能な廃プラスチックの種類が塩素分を含まないものに限られること、廃プラスチックの微粉砕には多大な動力を必要とすること、廃プラスチックに混入した金属類等の不適物を事前に除去する工程が必要となることなどの問題点がある。本発明の実施の形態によれば、このような問題を効果的に解決することができる。
【０１３８】
また、第１〜第７の実施の形態では、セメント焼成炉の形態としてキルン式を対象として示しているが、もちろん流動床式等、他の形式のセメント焼成炉であってもよい。このような本発明の実施の形態のセメント焼成装置及びセメント焼成方法によれば、処理対象の廃棄物中に含まれる不適物に影響されず、セメント焼成炉に用いるのに十分な高発熱量のガスを廃棄物から得ることにより、従来以上の量の廃棄物を燃料として使用でき、しかも塩素含有量の少ない高品質なセメント製造が可能となる。
【０１３９】
以上のように、本発明の実施の形態であるガス供給装置の応用例であるセメント焼成システムは、例えば図１、３、４、５、６、７、８に示すように、これまでに説明したガス供給装置１０１または１１１と、ガス利用装置としてセメント焼成炉２０１を備える。
【０１４０】
このように構成すると、前記のようなガス供給装置１０１、１１１を備えるので、可燃性ガスを例えば発熱量の高い燃料を必要とする部分例えばセメントキルンの窯前部に、発熱量は低いがある程度の温度を有する燃焼ガスを例えば窯尻部にといったように用途に従って別々に供給することができる。
【０１４１】
以上のように、本発明の実施の形態であるガス供給方法の応用例であるセメント焼成方法は、これまでに説明したガス供給方法によってガスｂを供給し、前記ガスｂを供給されたガス利用装置としてのセメント焼成炉２０１でセメント焼成を行なう。
【０１４２】
このように構成すると、可燃性ガスを供給する第１のガス化工程を備えるので、ガス化工程で生成した可燃性ガスｂをセメント焼成炉２０１に供給することができ、燃焼ガスを供給する第２のガス供給工程を備えるので、チャー燃焼工程で生成した燃焼ガスｅを可燃性ガスｂとは別々にセメント焼成炉２０１に供給することができる。したがって、セメント焼成炉の例えば窯前部に可燃性ガス、窯尻部に燃焼ガスといったように使い分けることができる。このようにして、エネルギーの有効利用を図りつつ、高品質のセメントを焼成することができる。
【０１４３】
これまでは、第１に、セメント焼成炉のような工業プロセスでは、製品の品質を保つために、種々雑多な成分が含まれる廃棄物の利用にはなじみにくいため、廃棄物の燃料利用が十分に行われていなかった。品質に関して特に影響を与える代表的な成分は塩素分である。製鉄プロセスやセメント焼成プロセスで廃プラスチックを燃料として利用しようとしても、廃プラスチック中に塩化ビニル樹脂等の塩素含有プラスチックが含まれていると、廃プラスチックの燃焼あるいは熱分解の過程で塩素分が放出され、これが製品である銑鉄やセメントの塩素濃度に影響を及ぼす。鉄やセメントなどは、機械的性能面の要求から製品の塩素濃度の基準は特に厳しく、これが廃棄物による燃料代替を困難にしていた。以上説明した本発明の実施の形態の適用例では、廃棄物に対して複雑な前処理を行なうことなく、したがってコストの増大を招くことなく、廃プラスチック等の利用を図ることができる。
【０１４４】
第２に、前記のような工業プロセスでは、大量の製品を均質に製造するため、廃棄物のように性状が変動する燃料の使用には向かない。このため、廃棄物を燃料として活用するためには、廃棄物の性状の変動を吸収して安定に熱供給ができるようなプロセスが求められる。廃プラスチック、廃タイヤ、カーシュレッダーダスト等の固体廃棄物は、その高い発熱量から燃料としての利用が期待されているが、固体であるがゆえに安定した熱供給を行うことが難しいという一面もあった。
【０１４５】
以上説明した本発明の実施の形態の適用例では、多大な動力と費用を必要とする廃棄物の微粉砕、スラリー化による性状の均質化等の前処理をすることなく、廃棄物を燃料として利用して、工業的に大量かつ安価にセメント等の生産を行うことが可能となる。
【０１４６】
廃棄物を燃料として利用する場合、第３に、１０００〜２０００℃を超える様な高温を安定的に得ることが困難であるという問題があった。前記、第１、第２の理由を満足させるために、廃棄物を一度熱分解・ガス化させることで、ガス体という扱い易い形で安定的に燃料として利用することが考えられる。特に、ガス化速度をある程度緩慢にすることにより、原料の成分変動を吸収することができる他、塩素分の除去についてもガス体からの塩素分吸収は比較的簡便に行なうことができるというメリットがある。しかし、このようなガス化炉で得られるガスは、廃棄物の性状にもよるが、一般に化石燃料にくらべて発熱量が低いため、最高到達温度が低く、プロセスが要求する十分な高温が得られないという問題があった。前記の通り、各種の高温プロセスはいずれも製品の品質上、その「高温」という条件を確保することが重要であり、安定して高温が得られないと品質が低下する。
【０１４７】
以上説明した本発明の実施の形態では、高発熱量の可燃性ガスが得られるので、安定して高温を得ることが可能となる。このようにして、廃棄物を用いて発生したガスを高温プロセスで用いることが可能となる。
【０１４８】
一般に、セメント焼成工程は、大量の化石燃料を消費するプロセスであるが、本発明の実施の形態によれば、化石燃料の代替として廃プラスチックや廃タイヤ等の各種廃棄物を積極的に利用することが可能となり、廃棄物の有効利用と化石燃料使用量の大幅な削減を図ることができる。
【０１４９】
以上の実施の形態では、本発明の実施の形態であるガス供給装置をガス利用装置としてのセメントの焼成装置に使用するものとして説明したが、これに限らず他のガス利用装置にも使用することができる。またガス利用装置では、本発明のガス供給装置からの可燃性ガスｂ、または燃焼ガスｅだけを熱源として利用する必要はなく、従来の化石燃料を併用してもよい。
【０１５０】
以上の実施の形態では、ガス供給装置で用いる炉が流動床式ガス化炉の場合を説明したが、これに限らず、例えばキルン式ガス化炉を用いてもよい。この場合は、キルンの中に廃棄物または燃料を収納し回転しながら加熱することにより、廃棄物または燃料をガス化する。そしてガス化残査として発生したチャーを、他のチャー燃焼炉において燃焼する。その結果発生した熱量を、前記キルンの加熱源として用いる。
【０１５１】
近年、地球環境問題から化石燃料の使用量削減と廃棄物の有効利用が重視され、各種の工業プロセスにおいて廃棄物の熱利用が試みられ始めている。こうした熱利用は一般的に廃棄物ボイラーなどのように、工場等において発生した廃棄物をボイラーで燃焼させ、蒸気として熱回収を行い、発電利用や比較的低温な熱利用の形で用いるのが一般的であった。エネルギー有効利用の観点からは、今後はより高温のプロセスの熱源として廃棄物の熱利用を行っていくことが期待されている。
【０１５２】
工業的な高温プロセスの代表例が製鉄業における高炉である。高炉では鉄鉱石をコークスと２０００℃以上にも及ぶ高温で反応させることにより還元し銑鉄を製造する。コークスは高温を得る熱源および還元剤としての役割を有している。本発明の実施の形態によるガス供給装置で発生した可燃性ガスを高炉のコークスに対する補助燃料として、また燃焼ガスを鉄鉱石、石灰、コークスの予熱に利用することにより、化石燃料の使用量を削減した高炉を実現できる。
【０１５３】
他の例としては、ガラス製造プロセスがある。ガラスは珪砂・ソーダ灰・石灰石等を主原料とし、これらを調合後に約１３００〜１６００℃の高温で完全に溶解して不純物を除去して製造される。加熱源としては化石燃料バーナが用いられており、熱効率を高めるために蓄熱式の窯炉を用いるなどの工夫が行われている。
【０１５４】
また、陶磁器やタイルなど、セラミックス類の焼成プロセスも、高温を必要とするプロセスの一例である。製品の種類にもよるが、これらの焼成は一般に予熱、乾燥から焼成、冷却に至るまで、トンネル炉と呼ばれる長尺の炉でゆっくり時間をかけて行われる。製品の品質は焼成工程でほぼ決まり、その温度は約１２００℃以上である。
【０１５５】
本発明の実施の形態であるガス供給装置は、以上のような種々の工業的な高温プロセスに使用することができる。
【０１５６】
以上、いくつかの図を用いて、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態は本発明の一例を示したものであり、この発明の範囲を限定するものではない。
【０１５７】
以上のように本発明によれば、ガス化室で生成した可燃性ガスをガス利用装置に供給する第１のガス経路と、チャー燃焼室で生成した燃焼ガスを可燃性ガスとは別々にガス利用装置に供給する第２のガス経路とを備えるので、組成や温度が異なる可燃性ガスと燃焼ガスとを、ガス利用装置のそれぞれのガスに適した部分に別々に供給することのできるガス供給装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態である、統合型ガス化炉を用いたセメント焼成システムを示すフロー図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いる統合型ガス化炉の原理を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態である、統合型ガス化炉を用いたセメント焼成システムを示すフロー図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態である、統合型ガス化炉を用いたセメント焼成システムを示すフロー図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態である、統合型ガス化炉を用いたセメント焼成システムを示すフロー図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態である、統合型ガス化炉を用いたセメント焼成システムを示すフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態に用いる別のガス化炉（２塔循環型ガス化炉）の原理を示した図である。
【図８】本発明の第６及び第７の実施の形態である、セメント焼成システムに用いる統合型ガス化炉回りの装置を示すフロー図である。
【図９】ガス温度とＨＣｌ平衡濃度の関係を示す線図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１  ガス化室
２  チャー燃焼室
３  熱回収室
４  沈降チャー燃焼室
１１、１２、１３、１４、１５  仕切壁
２１、２２、２５  開口
１０１    統合型ガス化炉
１０２    不燃物分級装置
２０１    セメントキルン
２０２  窯前部
２０３  窯尻部
２０４  仮焼炉
２１１    キルン冷却装置
４０１    分離装置
４０２    改質装置
４０３    熱回収装置
４０４    脱塩素処理装置
ａ    廃棄物または固体燃料
ｂ    可燃性ガス
ｃ    流動媒体
ｃ１  ガス化室からチャー燃焼室に移送される流動媒体
ｃ２  チャー燃焼室からガス化室に移送される流動媒体
ｃ３  不燃物に同伴して排出される流動媒体
ｄ    不燃物
ｅ    燃焼ガス
ｆ    灰分及び微粒チャー
ｇ    流動化ガス
ｈ    ガス化室からチャー燃焼室に移送されるチャー
ｋ    酸化剤
ｌ    スクラバ洗浄水
ｍ    セメント原料
ｎ    セメントクリンカ
【図１】
2007217696.tif 000003
【図２】
2007217696.tif 000004
【図３】
2007217696.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007217696.tif 000009
【図８】
2007217696.tif 000010
【図９】
2007217696.tif 000011